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虛反矩陣指令pinv之應用

系統 2411 0

pinv指令
???? 在多數解的例子中,有時并不是僅要將其中一變數設定為零之解。為使整個系統得到最佳化,亦可利用pinv指令求得最小模組之合理解。pinv(A)又稱為虛反矩陣(pseudoinverse),其功能與反矩陣之計算相同,但它會基于svd(A)函數(或稱奇異值分解函數)之計算方式,求得一個不是屬于全階之矩陣A之反矩陣。這是長方形矩陣求解時,在多重解中求其反矩陣之折衷方式。故若矩陣A為方矩陣或非零矩陣,則其結果應與inv(A)相同。只是在這樣的狀況,寧可使用inv(A)較為省事。處理這些長方矩陣或特異矩陣時,使用pinv(A)會有意想不到的效果。其解法是根據反矩陣法:

A=[3 2 1; 10 -25 5];

C=[5000 2000]';

>> T=inv(A)*C

Error using inv

inv Matrix must be square.

>> T=pinv(A)*C

?

T =

?

?? 1.0e+03 *

?

??? 1.2039

??? 0.4852

??? 0.4180

  上面之例因為A不是方形矩陣,故求其反矩陣時會有錯誤的信息,但若用虛反矩陣指令pinv,反而相安無事,這是將T1、T2以其馀一變數T3表示之情況下,求得其最小平方之組合。其結果是否合用則端視問題之限制與應用而定。 PINV(A,TOL) 之指令後面另有參數TOL,可以輸入容許值。其預設值為MAX(SIZE(A)) * NORM(A) * EPS(class(A)),讀者可參考手冊之說明,以了解其使用方法。

?

inv 與pinv 的區別

對于非奇異且不接近奇異的方陣兩個命令輸出結果相同,但是對于接近奇異的矩陣使用兩個命令結果卻不同,

1.對于方陣A,如果為非奇異方陣,則存在逆矩陣inv(A)
2.對于奇異矩陣或者非方陣,并不存在逆矩陣,但可以使用pinv(A)求其偽逆

?

Matlab中的‘\ ’和‘/’和pinv的關系以及運算

  當A是N階方陣B為N行的列向量時,X=A\B就是線性方程組A*X=B的解,算法是用高斯消去法。A\EYE(SIZE(A))產生的是方陣A的逆矩陣。

  如果A是M*N的矩陣且M≠N,B是跟A行數(M行)相同的列向量時,X=A\B是非滿秩的線性方程組A*X=B的解系,A的秩K由QR分解得出。如果K<N通常結果與PINV(A)*B不等(PINV(A)是求A的廣義逆矩陣)。 A\EYE(SIZE(A))得到的是A的廣義逆矩陣。

?

  總而言之,A\B就是求A*X=B的解,你可以看作是A的逆矩陣,只不過是廣義逆矩陣,這樣A不是方陣也可以計算的。

?

  至于A/B,在解線性方程組上比\少用一些,因為通常都把B寫成列向量,所以用反除\就可以了。用/的話,B通常是行向量。

可以把B/A看作是X*A=B的解,這里B的列數等于A的列數。

?

A\B=pinv(A)*B?

A/B=A*pinv(B)

可見,'\'用的是高斯消元法。

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